INFLUENCIA
DEL DRYWALL EN LA ATENUACIÓN DE LA FRECUENCIA 2,4 GHZ
INFLUENCE BY DRYWALL ATTENUATION THE 2.4
GHZ FREQUENCY
Rafael J. Flores A.*
Magister
en Telemática.
Universidad
Dr. Rafael Belloso Chacín.
Maracaibo.
Venezuela. Móvil: 04246469504 - Local: 02617401894, rafaelflores1985@yahoo.es
– raffa446@gmail.com
Pedro V. González R. **
Doctor en Ciencias de la Educación. Magister en
Telemática.
Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín- Universidad del
Zulia.
Maracaibo. Venezuela. Móvil: 0414- 5270069
RESUMEN
El propósito del presente estudio es conocer
la influencia del drywall en la atenuación de la frecuencia 2,4 GHz, con la
finalidad de determinar comportamiento de señal ante la perturbación en este
tipo de material. La investigación es de tipo explicativa, según su diseño es
experimental, el estudio se basa en autores como Carlson (2006), Hernández (2006),
Leavitt (2000), Stallings (2003), entre otros, los cuales contribuyen con
aportes teóricos, metodología de investigación. El experimento se fundamentó en
observar con la ayuda de unos equipos de radio frecuencias el comportamiento
del nivel de la señal de radiofrecuencia recibida en un enlace de
comunicaciones en la frecuencias de 2.4 GHz, esto se logro colocando entre la
antena transmisora y receptora, diferentes espesores de muros de drywall, se
recolecto un total de 50 muestras, para ser aplicado un diseño de bloques al
azar, posteriormente realizar un análisis estadístico que incluye el análisis
descriptivo, comparación de medias, análisis de varianza ANOVA. Se estimó la
atenuación en función de la potencia de transmisión a los fines de predecir el
nivel de atenuación sobre enlaces de radiofrecuencia en la banda de 2.4 GHz y
de ésta forma corroborar el análisis planteado. Como resultado de la
investigación se obtuvo que si existe una influencia en la atenuación de la
frecuencia antes mencionada, la cual varía entre 1.826 y 2.380 dBm. Los
resultados obtenidos verifican con los objetivos propuestos, permitiendo
determinar la atenuación de la señal por efectos del drywall, con ello se logra
un aporte significativo a las telecomunicaciones, de igual manera a las
investigaciones en Venezuela.
Palabras
claves: Atenuación, Drywall, Radiofrecuencia.
ABSTRACT
The purpose of this study was to
determine the influence of drywall in the attenuation of 2.4GHz, in order to determine signal behavior disturbance
in this type of material. The research is explanatory, in its experimental design, the study is based on authors such as Carlson (2006), Hernandez (2006), Leavitt (2000), Stallings (2003), among others, which contribute to theoretical, research methodology.
The experiment is based on
observations with the help of radio frequency equipment level behavior of the RF signal received at a communications link
in the 2.4 GHz frequency, this was achieved by placing between the transmitting
and receiving antenna, different thicknesses drywall walls, was collected a total of 50 samples to be applied a randomized block
design, then perform a
statistical analysis including descriptive analysis,
mean
comparison, analysis of variance. Attenuation was estimated based on the transmission power
for the purpose of predicting the
attenuation of radio links in the 2.4 GHz band and in this way confirm the proposed analysis. As a result of the investigation
it was found that if there is a mitigating influence on the frequency above which varies
between 1,826 and 2,380 dBm. The results verify the proposed objectives,
allowing to determine the signal
attenuation due to the effects
of the drywall, thereby achieves a significant
contribution to telecommunications,
just as investigations in Venezuela.
Key words: Attenuation, Drywall, RF.
Introducción
La presente investigación está dirigida a describir
la influencia del drywall en
la atenuación de la frecuencia 2,4 GHz y lo importante que ha de ser para las empresas, así
como a la sociedad en general, el conocer la relación que existen entre ellas,
proporcionándoles explicación referente al por qué la gente usa ambas
tecnologías.
En
la actualidad las redes son tan utilizadas que se han convertido en una
herramienta de mucha importancia, los grandes experimentos de muchos hombres
han contribuido a los avances en la tecnología, por ende es primordial conocer
su diseño y sus funciones, de igual forma se encuentra el drywall, un material
aplicado en la construcción desde hace mas de una década, éste ha logrando un
auge en la construcción de tabiquería interna en Venezuela, por ser un material
muy utilizado se debe considerar al realizar diseños para redes inalámbricas.
La
tecnología de enlaces de radiofrecuencia a 2.4 GHz, es uno de los métodos de
transmisión de información empleados desde hace algunos años por las empresas no solo a nivel mundial sino
en todo el territorio Venezolano, por ser ésta de uso libre (sin
licenciamiento) se ha aplicado en muchos campos de la industria y la vida cotidiana.
Esta
tecnología permite, la transmisión a gran velocidad, a un ancho de banda
amplio; para ello es necesario que exista línea de vista. El inconveniente se
encuentra en que no todo el tiempo se cuenta con línea se vista, haciendo que
las conexiones se vea afectada en mayor o menor grado por factores inherentes al medio en
que se propagan, entre ellos se puede mencionar la atenuación, debido a la
existencia de elementos externos que
perturban la señal, por lo tanto se distorsiona y atenúa mientras viaja desde
el transmisor hasta el receptor.
Las paredes de edificación o viviendas, son consideradas
causantes de atenuación de señales y los administradores de redes no realizan
un estudio a fondo de los obstáculos que pueden encontrarse al diseñar una red,
es decir no estudian la constitución del material que componen las paredes,
ocupándose la comunicación punto a punto, dejando a un lado los problemas
originados por no considerar ese factor, entre ellos se encuentran baja calidad
de señal, perdidas de conexión.
En consideración a lo mencionado se tiene
el drywall, material utilizado para la construcción de muros, tabiques, cielo
raso en todo tipo de proyectos de arquitectura, éste podría causar
interferencias del tipo de atenuación en las señales de frecuencia de 2.4 GHz,
llegando hasta causar pérdidas completas de conexión, lo cual es un problema
que afecta a cualquier usuario y a los administradores de redes los cuales
deben de lidiar con ellos, por no haber realizado un estudio previo para conocer
la composición del material que debían atravesar y determinar si éste incide de
manera significativa en la transmisión de la señal.
Con lo expresado anteriormente se deja claro
la inexistencia de algún estudio previo indicador del problema, así como no hay
relación drywall – atenuación de frecuencias a 2.4 GHz, por lo cual se hace
necesario realizarla, debido a la gran importancia para las instituciones
conocer aquellos factores que podrían incidir de manera negativa sus procesos,
por tanto al no poseer ninguna investigación referente a la influencia del drywall en la atenuación de la
frecuencia de 2,4 GHz, se está dejando de mantener el control de la transmisión de data
enviada, debido a las fallas por fenómenos adversos que interfieren en la
comunicación, causando caídas de señal.
Para dar solución a lo planteado se hace indispensable realizar
el estudio de la influencia del drywall en
la atenuación de la frecuencia de 2,4 GHz, así como describir el estándar de la
frecuencia referida y el material estudiado, de igual forma se establecerá un
escenario experimental que permita conocer si existe una relación entre las
variables de estudio, consiguiendo con ello demostrar las dificultades que se
pueden general al no considerar este factor importante a la hora de diseñar una
red, logrando con disminuir las posibilidades de fallas de conexión a fin de
garantizar bajo qué condiciones adversas la recepción de la señal enviada a
través del espacio, ha de llagar sin ninguna variación hasta su destino.
Finalmente se quiere significar que un
trabajo de la magnitud del tema puede ser estudiado exhaustivamente, sin
embargo; se requiere tocar los aspectos más importantes y resaltantes que
pueden servir de ayuda a futuras investigaciones sobre el tema.
ONDA
ELECTROMAGNÉTICA (ONDAS EM).
La radiación
electromagnética, conocida también como onda electromagnética, es una onda que se propaga en el espacio
(en el aire o en el vacío, porque no necesitan un medio material de transporte)
con componentes eléctricos y magnéticos que oscilan perpendiculares uno
respecto al otro y en dirección a la línea de propagación.
ANTENAS.
Según Stallings (2001), Son conductores eléctricos, usados para
radiar o captar energía electromagnética. Para la transmisión de la energía
eléctrica se convierte a energía electromagnética en la antena, radiándose al
ambiente cercano, la recepción de la energía electromagnética es capturada por
la antena y se convierte a energía eléctrica al pasar por el receptor. La misma
antena es frecuentemente usada con ambos fines.
ENLACES DE RADIO FRECUENCIAS.
Los sistemas de radiofrecuencia están
diseñados para la transmisión de voz, datos o video a determinadas distancias,
el término de radio frecuencia se refiere a la transmisión de radio a distancia,
para lograr este enlace es necesario contar con elementos principales como un
transmisor encargado de modular las señales a la frecuencia de transmisión, un
canal o medio de comunicación (por donde viajan las ondas electromagnéticas) y
un receptor para capturar las señales transmitidas.
Según Tomasi (2003), las técnicas más
comunes para transmitir señales a puntos distantes son infrarrojo (IR), laser,
radio de UHF, spread spectrum y radio microondas. Esta última son ondas
electromagnéticas cuyas frecuencias van desde 500 MHz hasta 300 GHZ, en
relación a lo expresado anteriormente, las radiofrecuencias en el orden de las
microondas, representan ondas con longitudes milimétricas debido a que la
longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia, representada por
la ecuación siguiente:
Donde: גּ: Longitud de la onda en mts., c.:
velocidad de la luz (aprox. 3x108 mts/seg) y f: frecuencia en Hz.
ATENUACIÓN.
La atenuación de campo o atenuación en exceso como la
razón al cuadrado entre el campo eléctrico que se recibiría en espacio libre y
el recibido efectivamente o también como la razón entre la potencia que se
recibiría en espacio libre y la recibida en condiciones normales,
 |
se pueden definir las pérdidas básicas, a partir de la
atenuación en exceso, como el producto de las pérdidas básicas en espacio libre
por la atenuación en exceso, o bien, en dB, utilizando unidades prácticas, como
Lb
(dB) = Lbf (dB) + AE (dB) (3)
Serway (1998), expresa que en la práctica, la propagación guiada de la energía electromagnética
presenta pérdidas, que se ponen de manifiesto en una disminución de la potencia
transmitida. Las pérdidas en una guía de paredes conductoras se deben a dos
causas: al hecho de que el dieléctrico interior no es perfecto, (lo cual debe
caracterizarse más cuidadosamente con una permitividad compleja), y a que el
conductor tiene una conductividad finita.
FRECUENCIA
DE 2.4 GHZ.
Existen frecuencias donde se pueden
realizar transmisión de señales, conocidas como ISM (Industrial, Scientific and Medical), definidas por la ITU, (Unión Internacional de
Telecomunicaciones), las cuales
son bandas reservadas internacionalmente para uso no comercial de
radiofrecuencia electromagnética en áreas industrial, científica, médica, por
ende son reguladas por entes gubernamentales y es necesario poseer licencia
para usarlas, por otra parte existen bandas han sido popularizadas por su uso
en comunicaciones WLAN o WPAN donde pueden ser utilizadas de manera gratuita (bandas sin licencia) entre ellas se encuentran la de 2.4
GHz.
La limitante de esta frecuencia son las
regulaciones de los niveles de potencia transmitida, generando que este tipo de
comunicaciones tengan cierta tolerancia a errores y utilicen mecanismos de
protección contra inferencias, como técnicas de ensanchado de espectro, por
este motivo, las redes que funcionan en esta banda se les denominan redes de
espectro ensanchado.
DRYWALL (PLACA
DE YESO).
El Drywall es una tecnología utilizada en
el mundo para la construcción de muros, tabiques, cielo rasos y cerramientos en
todo tipo de proyectos de arquitectura, está compuesto por perfiles metálicos
unidos por tornillos, luego son revestidos por placas de roca de yeso y/o
fibrocemento. Según Vélez (2009), la placa de yeso es de uso interior y la
fibrocemento para uso exterior, aun puede ser en el interior cuando se requiere
una mayor resistencia de la superficie a la humedad o al impacto.
Las paredes o muros de drywall según
Leavitt (2000), son empleadas en la construcción por sus características
relevantes: aislante, hidrófugo (RH), corta fuego (RF), liviano, sismo
resistente, amortigua - resiste, inerte, práctico y económico, es por ello que
se emplea en la construcción, así como por la rapidez y sencillez de
construcción, permitiendo el empleo de éste en casi cualquier sector sea este
de índole comercial, oficinas, lugares de uso público de acceso restringido,
entre otros.
Los
elementos que conforma un muro de drywall, en primer lugar la placa de roca de yeso
(Drywall), seguido de los elementos estructurales, son los que permitirán el
levantamiento de las placas: parente o
paral y riel, por último se tiene los de fijaciones - anclajes, permite mantener firme la pared,
entre ellos se encuentran: tornillo o tirafón,
se usa para anclajes de perfiles a losas, columnas o vigas de hormigón o
mampostería. Así como se encuentran los tornillos,
usado para sujetar el drywall a los parente.
METODOLOGIA APLICADA.
En consideración con los aspectos más
importantes en esta investigación entre ello se encuentra cumplir con el
objetivo principal el cual es analizar el efecto del drywall en la atenuación
de la frecuencia de 2.4 GHz, basando en que no existen estudios relacionados al
tema, se utilizara la metodología de Mago (2009), constituida por cuatro fases
de estudio, las cuales describen estrategias claras que permitirán cumplir con
el objetivo planteado, así como la realización del montaje experimental.
Fase I. Diseño experimental, en esta fase se establecerán todos los equipos necesarios
para realizar el experimento, así como los materiales requeridos para construir
los muros de drywall, las cuales se describen a continuación:
Diseño de los muros de drywall, se construyeron tres muros,
de un tamaño de 60x60 cm, su espesor fueron de 8, 9.2 y 12 cm, sirvieron como
obstáculo para la transmisión de la
señal a 2.4 GHz. Su tamaño fue el ideal para evitar problemas que interfieran
con el procedimiento experimental como resonancias internas a causa de un paral
que obstruya la señal y la el efecto de borde, estos factores fueron
importantes considerar para evitar lecturas erróneas. Esto según lo plantado
por Leavitt (2000).
Distancia entre las antenas, se considero una
distancia de 73 cm equivalente a 6גּ de la longitud de onda, con ello se puedo garantizar que la zona de Fresnel es muy pequeña como
para que el receptor capture la señal por efecto de borde con el obstáculo o a
causa de reflexión con objetos cercanos a las antenas, por lo tanto se puede
despreciar estos factores externos.
Escenario experimental, se estableció el
montaje del experimento con la conexión de los equipos de radio frecuencia,
conectando a ellos las antenas, en la parte del receptor se coloco un
multimetro para realizar las lecturas generadas a intervalos de 1 segundo
(seg), de forma serial se coloco una laptop donde tenía instalado el software
METMODE; el cual permitió tomar los registros capturados por el multimetro,
estos fueron guardados en un archivo de texto (.txt). Ver figura 1.
Fase II. Procedimiento experimental, se realizó la ejecución del
experimento, en primera instancia con pruebas para verificar que todos los
equipos se encontraban en buen funcionamiento, se verifico la distancia entre
las antenas aproximadamente 73 cm, se comprobó que no existieran factores
ajenos al proceso, así como se apagaron cualquier equipo que causa
interferencia en la señal como los teléfonos celulares. De igual forma se
garantizó un ambiente controlado con la utilización de un higrómetro donde se
pudo mantener estable la temperatura a un valor de 21.1 ºC y una humedad de
46%.
Figura 1. Montaje del experimento
Fuente: Flores, González
(2010)
Seguido se realizo la Ejecución, esta se
dividió en dos partes con la finalidad de tener mayor control de las variables,
es decir, en primer lugar se realizo una prueba piloto, donde consistió
realizar la transmisión sin ningún obstáculo entre las antenas, con la
finalidad de tener valores iníciales que sirvieron de referencia para comparar
con las otras mediciones que se realizaron posteriormente. Estas mediciones
fueron capturadas por el Micronta
digital Multimeter y enviadas a través del cable serial RS-232
a la laptop, donde fueron leídas por el software METMODE para ser guardadas en
un documento de texto (.txt).
Una vez finalizada la sección anterior se procedió a
realizar las pruebas con los diferentes muros construidos, donde se puedo
observar el efecto que generan estos obstáculos a la frecuencia de 2.4 GHz. las
lecturas
fueron registradas en valores de voltaje, ver cuadro 1.
Una vez tomado los resultados en valores de
voltajes, fueron convertidos a valores de dB con una ecuación 4, la cual representa una
regresión lineal que tiene un coeficiente de correlación de 0.999949, esta es
polinomio de grado seis que permitirá realizar un ajuste a los valores de la
curva que especifica el fabricante del equipo Air Link S-Band
Multipoint Modem 64SMP,
para lograr una linealidad en la misma, estableciendo una relación de los niveles de
voltaje en relación a decibles ver cuadro 2,
esta ecuación fue generada por el sistema MATLAB.
Cuadro 1.
Espesor de drywall (cm) / atenuación (volt)
|
Espesor
(cm)
|
Nivel de atenuación
(volt.)
|
||||||||||
|
1
|
2
|
3
|
…
|
10
|
…
|
30
|
…
|
40
|
…
|
50
|
|
|
0
|
5.06
|
5.06
|
5.09
|
…
|
5.08
|
…
|
5.10
|
…
|
5.05
|
…
|
5.09
|
|
8.9
|
4.76
|
4.74
|
4.76
|
…
|
4.73
|
…
|
4.74
|
…
|
4.75
|
…
|
4.74
|
|
9.6
|
4.68
|
4.71
|
4.72
|
…
|
4.70
|
…
|
4.70
|
…
|
4.70
|
…
|
4.70
|
|
11.5
|
4.58
|
4.54
|
4.60
|
…
|
4.58
|
…
|
4.63
|
…
|
4.65
|
…
|
4.61
|
Fuente: Flores, González (2010)
Una vez obtenidos estos resultados se procedió
a convertirlos en a nivel de decibeles
(dB) con la ecuación 4, ver cuadro 2, para realizar la conversión de los valores
registrados en voltaje a decibles, se utilizo la herramienta de office Excel
2007, con la finalidad de evitar errores al realizar la conversión.
Cuadro 2.
Espesor de drywall (cm) / atenuación (dBm)
|
Espesor
(cm)
|
Nivel de atenuación
(dBm)
|
||||||||||
|
1
|
2
|
3
|
…
|
10
|
…
|
30
|
…
|
40
|
…
|
50
|
|
|
0
|
-93.44
|
-93.44
|
-93.22
|
…
|
-93.30
|
…
|
-93.15
|
…
|
-93.51
|
…
|
-93.22
|
|
8.9
|
-95.09
|
-95.18
|
-95.09
|
…
|
-95.22
|
…
|
-95.18
|
…
|
-95.14
|
…
|
-95.18
|
|
9.6
|
-95.43
|
-95.31
|
-95.26
|
…
|
-95.35
|
…
|
-95.35
|
…
|
-95.35
|
…
|
-95.35
|
|
11.5
|
-95.83
|
-95.98
|
-95.75
|
…
|
-95.83
|
…
|
-95.63
|
…
|
-95.55
|
…
|
-95.71
|
Fuente: Flores, González (2010)
Fase III. Análisis de los datos, finalizada la fase
experimental, el siguiente paso es analizar los datos, para este caso se hace apoyo en la utilización del
paquete estadístico SPSS versión 17.0, para poder evaluar los datos
recolectados en la parte anterior, se
utilizó el análisis de varianza (ANOVA), el cual es el método adecuado para
realizar las respectivas evaluaciones, porque permitió establecer la relación
entre la variable dependiente en relación a la variable independiente, con el
objeto de conocer el efecto del drywall en la atenuación de radiofrecuencia.
De igual forma
se aplico el análisis de regresión lineal junto con el método de mínimos
cuadrados porque permite establecer el coeficiente de correlación (R), para
establecer la relación entre las variables de estudio. Esto según lo
establecido por Walpole (1998).
Fase IV.
Evaluación de hipótesis, por lo planteado por Hernández, Fernández y Baptista
(2006), “las hipótesis estadísticas son exclusivas del enfoque cuantitativo
(existe un comportamiento considerable de éste), representan la transformación
de las hipótesis de investigación, nulas y alternativas en símbolos
estadísticos. Esto solo se puede formular cuando los datos estudiados son
cuantitativos (cantidades numéricas), es decir el investigador traduce su hipótesis
de investigación y su hipótesis nula en términos estadísticos”. Siguiendo este
orden de ideas se tiene en la presente investigación como la hipótesis nula (Ho): No existe
influencia del drywall en la atenuación de la frecuencia 2,4 GHz significativa
y como hipótesis alternativa (H1): Existe
influencia del drywall en la atenuación de la frecuencia 2,4 GHz significativa.
DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS
Una vez finalizado el análisis de los resultados obtenidos en la
parte
experimental, se tiene en consideración: los enlaces de radio frecuencia
que utilizan la frecuencia de 2.4 GHz, se ven afectador por la colocación de
obstáculos en este caso el drywall, ocasionando la disminución de su capacidad
de transmisión en función de los cambios generados por la atenuación de la
señal, los cuales varían de manera considerable según el tipo de muro de
drywall utilizado.
Para
lograr conocer estos resultados se hizo indispensable la construcción del
escenario experimental (diseño del montaje y construcción de los muros de
drywall), donde este permitió evaluar los diferentes factores creados, con la
finalidad conocer la influencia que tendría el drywall en relación a la
atenuación de la señal de 2.4 GHz.
Siguiendo
el orden de ideas se muestra a continuación en el cuadro 3, el análisis
descriptivo de los datos obtenidos, donde la media
de los valores de la señal de referencia (sin muro) es igual a -93,3551 dBm,
por su parte para los diferente muros de drywall la media está entre -95.1813
dBm y -95.7359 dBm respectivamente, estas medias representan una diferencia
poco significativa en cuanto al valor de la media muestral, al evaluar las
varianzas se observo que existe una diferencia entre ellas, es decir va
incrementándose el valor de la misma a medida que se vario el muro de drywall.
Cuadro 3.
Análisis descriptivo.
|
|
N
|
Media
|
Desv. típ.
|
Varianza
|
Asimetría
|
Curtosis
|
||
|
Est.
|
Error
|
Est.
|
Error
|
|||||
|
Sin
Muro
|
50
|
-93,3551
|
,1014
|
,010
|
,452
|
,337
|
-,086
|
,662
|
|
Muro
simple de una cara
|
50
|
-95,1813
|
,0639
|
,004
|
,099
|
,337
|
,591
|
,662
|
|
Muro
simple de dos caras
|
50
|
-95,3276
|
,0899
|
,008
|
,213
|
,337
|
-,535
|
,662
|
|
Muros
dobles
|
50
|
-95,7359
|
,1145
|
,013
|
,234
|
,337
|
-,459
|
,662
|
|
N
válido (según lista)
|
50
|
|
|
|
|
|
|
|
Fuente: Flores, González (2010)
Siguiendo el mismo orden de ideas, al observar los
valores de asimetría se determina que existe una asimetría positiva para cada
uno de los factores, indicando que existe mayor concentración de valores a la
derecha de la media que a su izquierda, en relación a la curtosis se observo
que existe una distribución platicúrtica para los casos de muros simple dos
caras y muros dobles, mientras que se presenta una distribución leptocúrtica
para el caso de muros simple de una cara.
Se
realizo un análisis de comparación de medias, con la finalidad de confirmar que
exista alguna diferencia entre ellas, dando como resultado una desviación
típica significativa para las muestras independientes, mostradas en el cuadro 4,
en él se pueden observar los diferentes valores de las medias y las
desviaciones típicas, dando como resultado un total 200 muestras, 50 por cada
factor estudiado. Las respectivas medias son para muros simple a una cara =
-95.1813 dBm, para los muros simple a dos caras = -95.3276 dBm, finalizando con
los muros dobles = -95.7359 dBm.
Cuadro 4.Comparación de medias.
|
Tipos de muros
|
Media
|
N
|
Desv. típ.
|
|
Sin Muro
|
-93,3551
|
50
|
,1014
|
|
muro simple una
cara
|
-95,1813
|
50
|
,0639
|
|
muro simple dos
caras
|
-95,3276
|
50
|
,0899
|
|
muros dobles
|
-95,7359
|
50
|
,1145
|
|
Total
|
-94,8999
|
200
|
,9218
|
Fuente: Flores, González (2010)
Se presenta en el grafico 1, el ajuste por regresión de
mínimos cuadrados (regresión lineal) este es un procedimiento general que
permite establecer una relación entre las variables de estudio, en él se puede
observar la tendencia de los datos y observar como a medida que se van
colocando los diferentes muros u obstáculos se va generando una pérdida de
potencia en la señal (atenuación), de igual forma se detalla la medida de la
calidad o bondad del ajuste R2 = 0.9884, el cual es un R cercano a
uno, por lo cual indica que es un modelo lineal que describe y se adecua a los
datos tomados en el experimento, aproximándose más a la ecuación de tendencia
lineal.
y = -0,204x - 93, 41 (4)
Una vez finalizado la parte descriptiva se procedió al análisis
de anova, este es un método que examina dos o más conjuntos de mediciones,
considerando las varianzas, con la finalidad de determinar si existen
diferencias estadísticamente representativas entre los conjunto de datos.
Grafico 1. Ajuste por regresión por mínimos cuadrados
Fuente: Flores, González (2010)
Como primer análisis se tiene el contraste
de Levene ver cuadro 5, el cual indica un nivel de significancia de cero,
demostrando que no existe igualdad en varianzas, por tanto hay diferencias
estatistamente significativa entre los drywall.
Cuadro 5. Contraste de Levene (prueba de
homogeneidad de varianzas)
|
Variable
dependiente: Tipos de muros a
|
|||
|
F
|
gl1
|
gl2
|
Sig.
|
|
7,129
|
3
|
196
|
,000
|
|
a. Diseño:
Intersección + Obstáculos
|
|||
Fuente: Flores, González (2010)
Como
se puedo observar en la prueba de Levene, su nivel de significancia es igual a
cero, se hace indispensable realizar la prueba robusta de igualdad de las
medias de Welch y Brown-Forsythe, ver cuadro 6.
Cuadro 6. Pruebas robustas de igualdad de las medias
Atenuación (dBm)
|
|
Estadísticoa
|
gl1
|
gl2
|
Sig.
|
|
Welch
|
5349,746
|
3
|
106,160
|
,000
|
|
Brown-Forsythe
|
6274,537
|
3
|
172,333
|
,000
|
a. Distribuidos en F asintóticamente.
Fuente: Flores, González
(2010)
En
la tabla anterior se puedo observar que los niveles de significancia generados
por la prueba Welch y Brown-Forsythe son iguales a cero, esto indica que las
medias de los diferentes factores estudiados son estadísticamente diferentes,
por tanto se está en presencia de datos no homogéneos, permitiendo realizar así
el análisis de anova.
Siguiendo el
mismo orden de ideas, se muestra en el cuadro 7, los resultados del análisis de
ANOVA, en éste se puede observar que si existen diferencias entre los muros,
arrojando un F estimado para las muros de 6274.537, con una media cuadrada para
los intergrupos de 55.788 y para los intragrupos de 0.009 lo cual es una
diferencia significativa entre los grupos, por lo tanto no existe homogeneidad
entre varianzas. Con los resultados generados por el ANOVA, se
confirma lo que se arrojo en las pruebas antes mencionadas (Levene y prueba
Welch y Brown-Forsythe).
Cuadro 7. Análisis de ANOVA.
|
|
Suma de
cuadrados
|
Gl
|
Media
cuadrática
|
F
|
Sig.
|
|
Inter-grupos
|
167,363
|
3
|
55,788
|
6274,537
|
,000
|
|
Intra-grupos
|
1,743
|
196
|
,009
|
|
|
|
Total
|
169,106
|
199
|
|
|
|
Fuente: Flores, González
(2010)
En el cuadro 8,
se incluye el análisis de Tukey, para observar la agrupación de los
tratamientos, se observa que se encuentras asociados en 4 grupos diferentes,
por lo tanto si existen diferencias significativas entre esos grupos, dejando
por sentado que existen diferencias entre los muros: simple a una cara, simple
a dos caras y muros dobles.
Estos análisis
son de suma importancia porque permitieron conocer como se encuentras
distribuidos los datos obtenidos, de igual forma permitió conocer la agrupación
de los mismos y su significancia.
Cuadro 8.
Prueba de Tukey
Tipos de muros
|
|
Tipos de muros
|
N
|
Subconjunto
para alfa = 0.05
|
|||
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|||
|
HSD de Tukey a
|
muros dobles
|
50
|
-95,735931
|
|
|
|
|
muro simple dos caras
|
50
|
|
-95,327559
|
|
|
|
|
muro simple una cara
|
50
|
|
|
-95,181274
|
|
|
|
Sin Muro
|
50
|
|
|
|
-93,355150
|
|
|
Sig.
|
|
1,000
|
1,000
|
1,000
|
1,000
|
|
Se muestran
las medias para los grupos en los subconjuntos homogéneos.
a. Usa el tamaño muestral de la media armónica =
50.000.
Fuente: Flores, González (2010)
Según Stallings
(2003), un parámetro importante en cualquier sistema de transmisión es la
energía de la señal transmitida. Cuando una señal se propaga por el medio,
siempre tiene una pérdida de potencia o atenuación de energía, esta decae
logarítmicamente, por ende las pérdidas se pueden expresar en decibeles, por
ser una unidad logarítmica. En el grafico 2, se muestra los niveles de
recepción en dBm, establecidos en el enlace de transmisión en 2.4 GHz, para
poder conocer el efecto del drywall en la atenuación de la frecuencia
mencionada.
Grafico 2. Atenuación por cada tipo de muro
Fuente: Flores (2010)
Como se puedo observar en el grafico 2, al colocar los
diferentes obstáculos se pueden observar cómo va aumentando el valor de la
atenuación de manera considerable a medida que se va incrementado el espesor de
los muros, estos van causando más atenuación, en comparación a cuando no se
tiene algún obstáculo (sin muro (SM)), de igual forma se observa en el grafico
que la atenuación de un muro simple a una cara (MS1C) es de -95.181, el de muro
simple a dos caras (MS2C) es de -95.328, mientas que los muros dobles (MD) es
de -95.736.
Al realizar la comparación de las
medias de los diferentes obstáculos (muros de drywall) con la muestra principal
(muestra control) se puedo detallar que al colocar el primer factor (muro
simple) existe una pérdida de aproximadamente -1.826 dBm, con relación a los
demás factores se encontró un diferencia de aproximadamente -1.9723 dBm para
muros simple a dos caras y para muros dobles una pérdida de -2.3808 dBm, esto
es de gran significancia. Se puede hacer más detalle de lo explicado
anteriormente en el grafico 3.
Grafico 3. Nivel de atenuación de muros vs sin muro (SM)
Fuente: Flores (2010)
Expresa Serway (1998), la propagación guiada de la
energía electromagnética presenta perdidas que se ponen de manifiesto en una disminución de la potencia transmitida. Las pérdidas en una guía de paredes conductoras
se deben a dos causas: al hecho de que el dieléctrico interior no es perfecto,
(lo cual debe caracterizarse más cuidadosamente con una permitividad compleja)
y a que el conductor tiene una conductividad finita.
En este sentido
se dice que la señal de radiofrecuencia producida por los diferentes muros de
drywall, afecta considerablemente la señal, causando atenuación considerable
que varía entre 1.826 y 2.380 dBm, este nivel es muy importante considerar
porque el comportamiento de los niveles de señal están dados por la expresión
de ganancia de la potencia en decibeles y por cada 3 dBm que se pierda de potencia, se pierde la mitad de la
potencia en la señal, causando alteraciones en la información que se transmite.
CONCLUSIONES
Para cumplir con el
primer objetivo planteado en la presente investigación se hizo necesario describir
la frecuencia de 2.4 GHz, esta frecuencia pertenece a la banda del espectro
electromagnético de ultra altas frecuencias que ocupa el rango de 300 MHz a 3
GHz, tiene una longitud de onda de 12.25 cm equivalente a 6גּ, esta longitud fue un factor
importante para la investigación, porque permitió calcular la distancia entre
las antenas.
En relación al segundo objetivo, se
describió el drywall, material empleado en la construcción desde hace mas de
una década, por sus particulares características (liviano, antisísmico, anti
acústico); de igual modo se define como norma de construcción para los
diferentes muros de drywall una separación de 61cm entre paral y riel, este
normativa fue de gran apoyo para la investigación, porque permitió la selección
del tamaño del obstáculo a crear.
Como respuesta al tercer objetivo, se
estableció escenarios experimentales del drywall en la atenuación de la
frecuencia antes descrita, se utilizaron equipos de radio frecuencia, antenas direccionales,
se emplearon tres diferentes muros de drywall construidos de 60x60 cm, así como
se utilizo un multimetro digital por ultimo un higrómetro HTC-1, con todos
instrumentos se permitió la creación de un escenario completamente controlado,
con la finalidad garantizar que las medidas tomadas tuvieran el menor margen de
error posible.
Con la finalidad de cumplir con el cuarto
objetivo planteado en la investigación se realizo el análisis de varianza, en
conjunto con la prueba de media de Tukey, se puedo hacer una relación entre las
variables de estudio, comprobando que existe una influencia altamente
significativas entre ellas, detallando que a medida que se aumenta el espesor
del obstáculo mayor es su atenuación sobre la frecuencia, como respuesta de
ello se obtuvo que al colocar un muro simple de una cara su atenuación es de
-95.18 dBm en comparación con los muros dobles donde se obtuvo una atenuación
de -95.73 dBm.
Lo antes expresado queda más detallado con
la ecuación de regresión lineal la cual está definida por y = -0.204x - 93.411
y un R2 = 0.9884, ésta es la relación que directa entre el espesor
del drywall y la atenuación, mostrando de igual forma su tendencia.
Por
las razones expuestas se acepto la hipótesis alternativa, dando por claro que
existe influencia del drywall en la atenuación de la frecuencia de 2.4
GHz.
RECOMENDACIONES
Una vez desarrollada y finalizada la investigación se hace
necesario realizar ciertas recomendaciones, las cuales permitirán a futuros
investigadores interesados en seguir investigado como afecta el drywall en la
atenuación de la frecuencia de 2.4 GHz., entre esas recomendaciones se
tienes:
Como primera recomendación está dirigida al
área de la telecomunicación, a ésta se le hace la acotación de realizar
estudios más exhaustivos a la hora de diseñar redes inalámbrica, porque existen
diversos tipos de muros empleados en la construcción como los construidos con
los materiales mencionados anteriormente, que no han sido considerado, ni
evaluados a la hora de diseñar las redes y es necesario realizar dichos
estudios para así poder ofrecer una mejor calidad de servicios.
En segundo lugar se tiene la recomendación
para futuros investigadores donde se les sugiere evaluar los diferentes tipos
de muros como los simple especializado en aislamiento
termo-acústico, los simple especializado (aislante de vapor – humedad), sin
dejar a un lado el simple especializado en resistencia a impactos - corta fuego
o los corta fuego y blindados, los cuales son factores que no se consideraron
en la presente investigación, para completar todos los elementos que componen
este material de construcción, se podrían realizar estos estudios.
REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS
Hernández, Fernández y Baptista (2006). Metodología de la
investigación.
México: McGraw-Hill
Interamericana. Editorial: McGraw-Hill Interamericana.
Leavitt, W., (2000). Manual
de construcción con yeso edición español. 5ta edición William Leavitt publicado por USG Corporation
Mago, E.,
(2009) Efectos del oleaje en la atenuación de radiofrecuencia. Universidad Rafael Belloso Chacín. Venezuela.
Serway, R. (1997) Electricidad y Magnetismo. Editorial McGraw-Hill. 4ta Edición.
Stallings, W (2003) Comunicaciones
y Redes de Computadores. Editorial Prentice Hall.
Tomasi,
W (2003) Sistemas de Comunicaciones Electrónicas. Editorial Prentice
Hall.
Walpole, R. (1999) Probabilidad y
estadísticas. Editorial McGraw-Hill. 3ra Edición
REFERENCIAS ELECTRÓNICAS
Vélez, C. (2009). Construcción Liviana. (Documento en
línea). Disponible en: http://www.floridadrywall.com/gerencia.htm. (Consulta: 2010, Mayo, 18).
